智能变电站过程层应用技术
智能变电站通信网络技术方案

智能变电站通信网络技术方案1 智能变电站通信网络总体结构智能变电站通信网络采用IEC 61850国际标准,IEC 61850标准将变电站在结构上划分为变电站层、间隔层和过程层,并通过分层、分布、开放式网络系统实现连接。
变电站层与间隔层之间的网络称为变电站层网络,间隔层与过程层之间的网络称为过程层网络。
变电站层网络和过程层网络承载的业务功能截然不同。
为了保证过程层网络的实时性、安全性,在现有的技术条件下,变电站层网络应与过程层网络物理分开,并采用100M及以上高速以太网构建。
通讯在线保护及故障系统服务器系统服务器GOOSE视频监视终端信息管理兼操作员站2兼操作员站1远动远动联动服务器子站工作站1工作站2变电站层MMS/GOOSE网变电站层网络超五类屏蔽双绞线其他智能电能保护故障间隔层设备计量测控录波SMV网光缆过程层网络GOOSE网合并智能单元单元过程层光缆电缆电子式开关设备互感器(主变、断路器、刀闸)智能变电站通信网络基本构架示意图2 变电站层网络技术方案功能:变电站层网络功能和结构与传统变电站的计算机监控系统网络基本类似,全站信息的汇总功能(包括防误闭锁)可依靠MMS/GOOSE网络实现。
拓扑结构选择:环形和星形拓扑结构相比,其网络可用率有所提高(单故障时两者均不损失功能,少数的复故障环形网可以保留更多的设备通信),但是支持环网的交换机和普通星型交换机相比价格大大提高。
国内经过多年的技术积累,装置普遍具备2~3个独立以太网口, 星型网络在变电站实际应用有着更加丰富的使用经验。
国内220kV及以上变电站层网络一般采用双星型拓扑结构;110kV及以下变电站层网络一般采用单星型拓扑结构。
变电站层双星型网络结构示意图系统服务器兼操作员站远动工作站变电站层变电站层网络变电站层交换机2变电站层交换机1保护测控保护测控保护测控保护测控间隔层变电站层双环型网络结构示意图3 过程层网络技术方案功能:过程层网络分为SMV采样值网络和GOOSE信息传输网络。
调研报告 智能变电站状态检测新技术及应用

智能变电站状态检测新技术及应用变电检修室摘要:近年来,伴随能源变革趋势,打造新一代电力系统、构建能源互联网,提高电网智能化水平已成为必要条件。
状态监测系统采用高科技含量的传感器,运用尖端的测量和通信技术,并能进行高效的故障诊断对各种变电设备运行状态的在线监控、评价分析。
变电站状态监测系统使变电站的运行管理模式向更精益化的设备状态检修模式发展。
关键词:变电站状态监测;状态检修;二次设备;一次设备一、发展智能变电站状态检测新技术的重要性和可行性(一)变电站状态检测的意义电力系统是由发、送、输、配、用电设备连接而成的,整个变电站的安全运行直接取决于变压器、断路器、GIS等主设备的可靠运行。
状态监测是监测设备运行状态特征量的变化或趋势,评估电力设备是否可靠运行,或在重大故障发生前预知检修的需要。
如今电力系统把状态监测作为预防性试验的补充,可有效延长变电设备电气试验周期。
通过状态监测,设备故障先兆可被提早发现立即处理,设备使用寿命延长,运行人员巡视工作量减少,人力资源成本得以节约。
图1.1 配电网信息交换总线架构智能变电站是采用先进的传感器、信息、通信、控制、智能分析软件等技术,在实现数据采集,测控、保护等功能的基础上,还能支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站同常规变电站一样,智能变电站也需连接线路、输送电能,它能收集更广范围、更深层次的信息,并完成更繁杂的信息处理工作。
实现电网运行数据的全面采集和实时共享,变电设备信息和运行维护策略与调度中心全面互动。
智能变电站有一次设备智能化、信息交换标准化、运行控制系统自动化等主要技术特征。
(二)智能变电站状态检测系统结构IEC61850将智能变电站系统分为3层,即过程层、间隔层和站控层。
这个体系结构的划分是从逻辑上按变电站所要实现的控制、监视和继电保护功能划分的。
站控层包括站域控制、自动化站级监视控制系统、对时系统、在线监测、辅助决策等子系统和信息一体化平台。
智能变电站典型设计方案

智能变电站典型设计方案一、智能变电站的架构智能变电站的架构通常分为三层:过程层、间隔层和站控层。
过程层主要由智能传感器、智能执行器等设备组成,负责实现电力一次设备的智能化监测和控制,如电流互感器、电压互感器、断路器等。
这些智能设备能够实时采集电气量和状态信息,并将其转化为数字信号,通过网络传输给间隔层和站控层。
间隔层包含继电保护装置、测控装置等二次设备,主要负责对本间隔内的一次设备进行保护、控制和监测。
间隔层设备接收来自过程层的信息,并根据预设的逻辑和算法进行处理,实现对一次设备的保护和控制功能。
站控层则包括监控主机、远动通信装置等,是变电站的控制中心,负责对整个变电站进行运行监视、操作控制和信息管理。
站控层通过通信网络与间隔层和过程层进行数据交互,实现对变电站的全面管理和控制。
二、设备选型1、智能变压器智能变压器是智能变电站的核心设备之一,它采用了先进的传感器技术和智能控制技术,能够实时监测变压器的油温、油位、绕组温度、铁芯接地电流等运行参数,并具备自动调压、冷却控制等功能。
此外,智能变压器还具备故障诊断和预测功能,能够提前发现潜在的故障隐患,提高变压器的运行可靠性。
2、智能断路器智能断路器采用了新型的操动机构和传感器技术,能够实现断路器的智能操作和状态监测。
它可以实时监测断路器的分合闸状态、行程、速度、操作次数等参数,并具备在线监测断路器的绝缘性能、机械性能等功能。
智能断路器还具备远程控制和智能保护功能,能够根据电网的运行状态快速准确地动作,保障电网的安全稳定运行。
3、智能开关柜智能开关柜集成了多种智能化功能,如开关柜状态监测、智能控制、故障诊断等。
它可以实时监测开关柜内的温度、湿度、电压、电流等参数,并对开关柜的操作进行智能控制和管理。
智能开关柜还具备故障预警和诊断功能,能够及时发现开关柜内的潜在故障,提高开关柜的运行可靠性。
三、通信系统智能变电站的通信系统是实现智能化功能的关键,它采用了基于以太网的通信技术,如 IEC 61850 标准。
智能交换机在智能变电站的应用

智能交换机在智能变电站的应用结合智能变电站对交换机的要求,文章重点分析了智能交换机多协议标签交换等功能特点,提出了过程层网络即插即用的实现方法。
标签:智能交换机;多协议标签交换;即插即用引言目前,智能变电站已进入了全面建设阶段。
在智能变电站中,以交换机为核心的通信网络起着关键的作用。
[1]智能变电站内所有监视、控制、采样值、跳闸等信息的传输均通过以太网完成交换,以太网交换机成为智能变电站二次系统的关键设备。
智能变电站交换机的选型应综合考虑可靠性、实时性和适合智能变电站使用的高级应用功能,如时钟同步性能、组播管理性能、安全性等。
[2]目前,智能变电站过程层网络最常用的是VLAN技术,过程层网络需经过VLAN 划分、配置后正常运行。
但是,当交换机端口故障设备迁移到备用端口或交换机需扩充时,需要重新划分配置VLAN,增加了现场施工和维护的复杂性。
文章通过分析智能交换机的特点,提出了智能变电站过程层网络即插即用的实现方法。
1 智能交换机智能交换机是根据IEC61850智能变电站通信业务模型的要求,借鉴IP路由,多协议标签交换等现代通信技术来实现。
该技术采用由互联网工程任务组(IETF)的提出的TRILL协议,不但兼容IEEE 802.1标准的2层交换功能,而且能够支持各种组网模型,支持多业务共网传输。
2 智能交换机功能2.1 业务自动识别智能变电站中的4类报文(GOOSE,SV,MMS和IEEE 1588)中GOOSE 和SV报文为2层以太网报文,MMS采用3层IP报文传输,IEEE 1588报文既可以采用2层以太网报文也可以采用3层的IP报文传输。
GOOSE报文根据用途还可以分为快速GOOSE报文和常规GOOSE报文。
快速GOOSE报文多用于断路器的跳/合闸控制和闭锁,常规GOOSE报文多用于传输刀闸节点位置或保护动作信息;SV报文同样可以分为2类,用于保护控制的快速SV报文和用于测控装置的常规SV报文。
智能变电站过程层物理链路图自动生成

智能变电站过程层物理链路图自动生成现阶段,随着社会的发展,我国的现代化建设水平也有了很大的提高。
当前智能变电站运维工作中,过程层物理链路的监视和诊断是重要环节,然而由于缺乏有效的图形可视化手段,因此少数工程虽然具备监视画面但往往需要手工生成,维护效率低下。
通过研究过程层物理链路结构特点,提出一种智能变电站过程层物理链路图自动生成方法,从SCD模型信息中获取过程层物理链路的层次结构和拓扑关系信息,将“交换机-交换机”全局分层布局和“交换机-直连IED”的局部布局相结合,计算出从“中心交换机-间隔交换机-IED装置”的各层布局信息和走线,实现“一键”绘制出过程层物理链路图。
该方法不仅实现了过程层物理链路的图形可视化,而且不需要人工绘制图形,大大提高了工程维护的效率。
标签:智能变电站过程层;物理链路图;自动生成引言随着智能变电站的推广应用,物理实端子变为虚端子,二次回路看不见摸不着;电缆变为光缆,物理链路故障点难以定位,对继电保护的在线监视和智能诊断带来了巨大挑战。
为此,业界提出了按照层级关系对智能变电站全站虚实回路进行可视化展示,并开展了二次虚回路可视化的相关技术和规范研究。
然而,作为智能变电站三层两网结构的重要组成部分,过程层物理链路的可视化研究却较少见。
1典型结构过程层物理链路一般分电压等级独立建设,并采用单网或双网(AB网)配置。
每个过程层网络设备均由过程层交换机和IED(智能电子设备,包括保护测控装置、智能组件构成的智能设备MU、合并单元和智能终端等)组成,整体上呈现层次结构。
其主要特点:整体为层次结构,第一层为中心交换机,第二层为间隔交换机;保护、测控、合并单元和智能终端等智能电子设备挂在各层交换机下。
在实际工程中,根据变电站规模不同,网络结构设计也有所区别,主要在于:交换机不一定是2层,也有可能是单层组成环网;同层交换机可能几个串接组成环网,并非完全的星形。
2思路及方法智能变电站SCD模型描述了智能变电站完整的配置信息,是变电站各自动化系统的基础模型,并且含有完整的过程层物理链路模型,因此本文从智能变电站SCD模型获取过程层物理链路模型。
智能变电站过程层网络技术的研究与应用

L a y e r Ne t wo r k Te c h n o l o g y j n I n t e l l i g e n t Su b s t a t i o n s
W ANG Zh i - mi n g ,ZHANG Ya n ・ pe n g ,Zh a o Zh i — g a n g
行 。在此基 础上分析 了网络拓扑结构 、 S MV采样信息与 G O O S E网 、 数据传输通信模 型等过程层的理论 、 组成和基本要求 , 提出
了三种典型的过程层组 网方案 。对三种方案 的优缺点进行理论 分析 , 同时在辽 宁大 石桥智能 变电站进行 了多次专项测试 , 最
终 验证 提出三网合一技术方案性能指标完全满足智能变电站技术规范 , 能够保证智能变 电站安全 、 可靠的运行要求 , 可显著提
电力 系统及其 自动化
P o we r S v s t e m & Au t o ma t i o n
《 电气 自动化) 2 0 1 3年 第 3 5卷 第 6期
智 能 变 电 站 过 程 层 网 络 技 术 的研 究 与 应 用
王 芝 茗 ,张 延鹏 ,赵 志 刚
( 1 . 辽 宁省 电力有限公 司 , 辽宁
2 . 东 北 电 力 科 学 研 究 院有 限公 司 , 辽宁 沈阳
沈阳
1 1 0 0 0 0;
沈阳 1 1 0 0 0 0)
1 1 0 0 0 0; 3 . 沈阳工程学院 , 辽宁
摘
要 :智 能变 电站 三层 网络结构 中, 过 程层 网络是最直接与一次设备连接 的最底层 , 它的运行稳定性 直接关 系到全站 的安 全稳定运
3 .S h e n y a n g I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g 1 1 0 0 0 0 . C h i n a )
刍议智能变电站的过程层应用技术要点

刍议智能变电站的过程层应用技术要点吴涛(四川电力送变电建设公司)所谓的智能变电站,就是要把变电站做的更加的人性化,使其具备一定的自我调节的能力,从而有效的实现信息的数字化,平台的网络化,信息的共享化等等。
智能变电站主要是由过程层、间隔层以及站控层三个部分所组成。
其中以过程层尤为的重要,这主要是由于过程层是实现整个变电站智能化的一个非常重要的环节。
是实现整个变电站当中数据和信息资源的实时共享和相互操作,确保整个通信网路的数据能够得到一个有效的监控和保护,在出现问题时能够及时的作出相应的处理,最后实现整个变电运行的安全性和可靠性。
1智能变电站的设备构成智能变电站的是由三层构成的,其和常规变电站之间的区别就主要是体现在过程层上,这主要是由于过程层位于整个智能变电站三层主体当中的最底层,是实现一次设备和二次设备有效的结合的一个关键所在,其主要的工作重点是实现设备运行全状态的监测,具体的操作和控制命令的下达和执行,以及实现整个设备运行过程当中数据的采集、录入还有数字化的输出工作。
其主要有以下几种设备构成,即变压器、断路器、隔离开关、电压互感器以及和二次设备之间进行有效连接的智能软件或独立的智能电子装置。
相对于传统的常规变电站来说,智能变电站当中的过程层作出了相当大的改变。
具体来说,主要是发生在一次设备和二次设备之上。
其智能化的电子式互感器取代了传统的电磁式互感器,智能化的开关取代了传统的开关,多个电子设备之间通过有效的数据传输之后进行一定程度上的数据交换。
通过这些设备的改变,就使得变电站在整体的运行过程当中能够更加方便和迅捷的了解到整个变电站的具体运行状态,为整个电力系统运行的安全性提出了一个相对来说较为可靠的保障。
2智能变电站过程层应用所需遵循的原则在整个智能变电站的建设和后期的使用过程当中,对于过程层的安装和后期管理都是一个重点,针对于过程层的具体建设我们需要遵循一定的原则。
只有这样才能有效的确保整个智能变电站的安全、合理运行。
智能变电站过程层与间隔层的应用技术研究

智能变电站过程层与间隔层的应用技术研究随着经济的发展,社会已经向智能化、信息化的时代发展。
科学技术水平的提高,变电站也向着智能化的方向发展前进。
智能变电站的技术关键点与难点过程层网络。
在满足过程层网络实时控制需求的基础上,结合现有技术条件,本文分析了过程层设备的功能、传输及配置原则,并阐述了智能变电站过程层的基本要求,并提出了相关的方案。
标签:智能变电站;过程层;应用技术;研究1、变电站过程层的概述智能变电站是当前电力系统发展的一大产物,它是随着科技的发展从而实现变电站的智能化和自動化。
可以有效的实现信息的数字化,并且具备一定的采集信息、处理数据信息的能力,实现信息共享。
智能变电站由站控层、间隔层和过程层三层结构。
而过程层位于整个自动化系统的最底层,主要由变压器、断路器、隔离开关以及电流电压互感器等一次设备和各种智能组件构成的电子装置。
其主要职能是对整个设备进行监测,并执行相关的操作命令。
过程层是三层中与一次设备连接最为密切的,因此它的运行状态也直接影响到整个变电站运行的稳定性。
过程层是智能变电站区别于常规变电站的主要特点,相对于传统的变电站,智能站的过程层能有效解决变电设备的抗干扰、对高压和低压的相互隔离、信息的不可共享和发展。
同时智能变电站的过程层设备的发展采用了较为复杂的新技术,从而新增了较多的设备。
对实时性和可靠性的要求提出了新的要求。
对于智能变电站的相应设备的运行业绩较少并且时间较短,并且相关的建设方案未实现完全的共识,设备过程中的安全性和可靠性过程中的分析和管理过程中的问题也不容忽视。
2、应用过程层的基本要求过程层在整个变电站中的使用当中起着重要的作用,因此,要想整个自动化系统合理、安全的运行下去,就必须遵循相应的原则,这样才能更好安装和管理好过程层。
2.1 实时性原则在通信标准中IEC 61580中规定的GOOSE是一种面向通用对象的变电站事件,简言之,其主要工作职能就是保护交换和传输中的信息能够合理有效。
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智能变电站过程层应用技术
【摘要】信息技术与经济的迅猛发展,越来越多的新技术将开始应用于各个领域,并发挥着重要的作用。
对于电力方面来说,改革势在必行,并且对人们的日常生活与安全有着重要的作用。
智能变电站是新技术的产物,同时与常规的变电站有着明显的区别,智能变电站实现了全站信息的数字化、通信平台网络化以及信息共享的标准化。
【关键词】智能变电站;过程层应用;技术方案
智能变电站通过使用智能的手段将常规变电站变得更加人性化以及可调节化,智能变电站包含过程层、间隔层以及站控层三个方面,并且符合IEC61850变电站网络与通信协议标准。
过程层是智能变电站区别于常规变电站的主要特点,过程层网络是最直接与一次设备连接的最底层,其运行稳定性直接关系到全站的安全稳定运行。
过程层能够更加有效地解决设备易受干扰、高低压无法有效隔离及信息不能共享等缺点。
智能变电站集合了电子式互感器、合并单元智能终端、交换机等新装置;采用了IEC 61850、IEEE1588新标准;运用了继电保护系统、通信网络结新体系;同时研发了一些新功能。
本文就智能变电站的过程层应用技术作简要的探讨,找出最适合的应用技术。
1 过程层的概念及构成
智能变电站即用智能化的手段将低压负荷量增加时变电站送出满足增加负荷量的电量,当低压负荷量减小时,变电站送出电量随之减少,确保节省能源。
过程层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端,完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。
根据国网相关导则、规范的要求,保护应直接采样,对于单间隔的保护应直接跳闸,涉及多间隔的保护(母线保护)宜直接跳闸。
过程层位于最底层,是一次设备与二次设备的结合,将常规变电站中间隔层的部分功能移至过程层,从而减轻间隔层的功能,确保信息采集的准确性以及高效性。
智能变电站使用智能化开关,一次设备上使用电子式互感器,多个智能电子设备使用之间通过GOOSE、采样值传输机制进行信息的传递。
该设备的配备可以更好的观测变电站的电力使用情况以及信息的检测与数据的采集等。
2 过程层应用的技术要点
2.1 采样值技术要求
电子互感器是智能变电站在整个过程当中承担信号采样和保温传输的主要工具,采样值传输是智能变电站自动化系统过程层与间隔层通信的主要内容,采样值传输是以光纤的方式接入到过程层网络,通过过程层交换机获取信号,实现信息的共享性。
通过交换机本身的优先级技术、虚拟VLAN技术、组播技术等可以有效的防止采样值传输对过程层网络的影响,更主要的方面在于网络传输模
式有效的解决了点对点传输模式下的一些缺陷。
这种技术可以实现跨间隔的保护,由于各间隔采样值均介入了过程层网络,采样值的获取就会非常的方便,并且各间隔的采样值都是共享的,同时光纤的连接也十分的方便有效。
2.2 合并单元的技术要求
智能变电站是智能电网的重要组成部分,应符合IEC61850标准。
其中的合并单元在全站同步时钟的作用下同步采样电网参数并基于IEC61850-9-1与设备层或保护装置进行数据传输。
合并单元是针对电子式互感器,通过合并多个电子式互感器的数据,获取电压以及电流的瞬时值,最终将数据传输到继电保护设备,是过程层采样传输技术的主要实现者。
合并单元的要求性极高,要做好电压附近的保护措施,确保周围的安全隐患,同时也要做好静电的预防措施。
合并单元的守时性极高,当外部的同步信号无法接受的情况下,合并单元就应该启动自身的内部时钟,当守时度不满足于要求时,会有相应的信息标识,以供参考。
2.3 智能终端的技术要求
智能终端也是智能变电站的重要组成部分,与一次设备(如电闸,变压器等)以电缆的方式连接,与二次设备(如测控等)采用光纤连接,在此基础上实现对一次设备的测量等。
智能终端支持GOOSE方式进行信息的传输,具备GOOSE 命令记录功能,智能终端作为一个中间装置以GOOSE方式上传一次设备的各种状态信息,接收二次设备的GOOSE下行控制命令,从而实现对一次设备的控制。
智能终端可以安装在户内柜或者户外柜的封闭空间内,但是要达到相应的安全防护等级,保证安全,预防隐患。
3 过程层方案设计
过程层的组网设计直接关系到线路的运行以及正确的使用,对于使用何种设计方案,本文主要论述几点。
过程层的组网是连接间隔层设备以及过程层设备的中间网络,过程层上传输的数据有传输采样值、GOOSE、IEEE1588精密时钟协议同步报文。
线路连接方式有总线型、环形以及星形,但是总线型网络传输速度太慢,容易延时出现故障;环形则是投资成本太高,并且容易出现网络风暴;而星形无疑是最佳选择,将各个子交换机直接连接到主干线路上的交换机上,减少了中间网络传输的速度,也提高使用的可靠性以及安全性。
过程层的组网设计有常规互感器方案,它是以220KV线路保护为例进行设计的。
有电子式互感器直采直跳方案,是以220KV线路保护以及变压器为例进行设计的。
还有一种是过程层的三网合一技术,它主要是以变压器保护为例进行设计的,本文主要论述这一种方案的设计,三网合一技术主要是将传输采样值、GOOSE、IEEE1588精密时钟协议同步报文三种技术合一,极大程度的实现信息共享,节省电缆线路的使用,但是这种方案基于网络技术的要求性极高,技术难度比较大,所以一定程度上存在着质疑。
不过在此基础上基于IEC62439标准的PRP冗余技术得到广泛的关注,该方案的可操作性极高,并且网络的冗余切换是无缝的,可以极大的提高网络通信系统的可用度,应用前景十分的广泛。
三网合
一技术也得到过相应的技术测试,可行性也是非常的高,备受关注。
4 结束语
智能变电站即一次设备的智能化、数字化,二次设备的集成网络化,将数据和信息集中化采集,使得整个线路的数据采集与配送实现智能化的统一采集与配送,实现信息的快速共享与交流。
智能变电站的建立与使用大大的改变了以往常规变电站中不能做到的部分,并且随着信息技术的快速发展,电力企业也应该紧紧跟随时代发展的步伐,积极改善电力设备不足的方面。
通过对智能变电站过程层的详细了解与规划,提出三网合一的技术,并且该技术还在测验与测试阶段,相信在不仅的将来该技术将得到极大的应用,不仅节省线路的铺设,也使得信息的传输速度得到极大的提升。
该技术将随着不断的发展与进步逐渐向智能数字化方向发展,这需要不断的努力与尝试。
参考文献:
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